Публикуван е мрежовият стек F-Stack 2.0, работещ в потребителското пространство

Състоянието на проекта F-Stack 2.0 е пуснат, развивайки редакция на мрежовия стек FreeBSD, пригоден за самостоятелна работа в потребителското пространство под формата на библиотека. Проектът е създаден от най-голямата телекомуникационна компания в Китай, Tencent, и се използва в нейните продукти и услуги. Кодът е написан на C и се разпространява под BSD лиценз. Поддържа работа в Linux и FreeBSD. Проектът също така поддържа преведени за употреба версии на Nginx 1.28 и СУБД Redis 6.2.6, които демонстрират производителност над обичайните сборки, работещи върху системния мрежов стек.

F-Stack позволява да се използва собствен локален мрежов стек в приложенията, независим от мрежовия стек на операционната система, функциониращ в потребителското пространство и директно работещ с мрежовото оборудване. F-Stack се позиционира като решение, което позволява да се повиши производителността на обработчиците на мрежови заявки в условия, при които стандартният TCP/IP стек на ядрото на Linux става тесен модел и ограничава мащабирането. Теоретично F-Stack позволява достигането на таван на мрежовата производителност, възможен за използваната мрежова карта, и в някои ситуации предлага възможност за многократно увеличаване на броя на обработваемите малки мрежови заявки.

Повишаването на производителността се постига чрез изключване на операции като копиране на мрежови пакети, планиране на потоци, обработка на прекъсвания и обаждане до системни повици. За взаимодействие с мрежовата карта, заобикаляйки интерфейсите на ядрото на операционната система, се използва фреймворкът DPDK (Data Plane Development Kit), който развива набор от библиотеки за нискоуровнева работа с мрежови адаптери. DPDK предлага възможност за намаляване на разходите и спазване на минимален брой CPU цикли при приемане или изпращане на мрежови пакети.

Функционал на TCP/IP стека съответства на мрежовия стек на FreeBSD 15 и е изведен от тази операционна система в независима библиотека. За разработка на приложения може да се използва стандартния POSIX API (socket, epoll, kqueue) или собствен интерфейс, базиран на микронишки, който опростява създаването на мрежови приложения и позволява да се избегне сложната логика на асинхронната обработка на заявки. Възможно е използването с немодифицирани приложения с зареждане чрез LD_PRELOAD.

Най-забележителните промени в новия релиз:

• Компонентите на мрежовия стек са обновени до състояние FreeBSD 15 (предишно се е използвало FreeBSD 13).
• Реализиран е режим на многопоточна работа (thread_mode=1) в един процес, допълващ предишно наличния многопроцесен режим.
• Добавен е лек режим на работа (primary_slim), при който основният процес изпълнява само основни задачи по инициализация и координиране на работата, а приемането на пакети и обработката на опашките за прием/предаване (rx/tx) се извършва само от страната на дочерните процеси.
• Добавена е поддръжка на механизма за хардуерно ускорение.
  TSO (TCP Segmentation Offload) за прехвърляне на операциите за обединение на пакети на мрежовата карта, с възможност за обратно връщане към софтуерна реализация. Подобрен е режимът на TSO (TCP Segmentation Offload, прехвърляне на мрежовата карта за обработка на сегменти на пакети) за IPv6.
• Добавена е възможност за промяна на размера на MTU (Maximum Transmission Unit) и е реализирана поддръжка на jumbo кадри.
• Разширени са възможностите за управление на хардуерното ускорение на изчислението на контролните суми на предаваните пакети.
• Добавена е функция ff_zc_recv() за получаване на данни без междинно буфериране (zero-copy). Преработена е аналогичната функция ff_zc_send() за изпращане. Оптимизирана и допълнена. поддръжка на IPv6 функцията ff_rss_check().
• Добавена е опцията FF_KERNEL_COEXIST за работа съвместно с мрежовия стек на ядрото.
• Предоставена е възможност за запазване на информация за трафика в pcap дъмпове с наносекундна точност.
• В config.ini са добавени нови параметри idle_loop_interval, extra_eal_args, drain_ring_size, reload_heartbeat_timeout_ms и reload_udp_idle_ms.
• В специализирана версия на nginx е реализирана поддръжка за презареждане на конфигурацията и обновление на бинарния файл без прекъсване на връзките (graceful_reload=1).

Източник: opennet.ru